Feinstaubbelastung in Nordrhein-Westfalen. Umweltzone Ruhrgebiet


Examensarbeit, 2013

41 Seiten, Note: 1,3


Leseprobe


Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Feinstaub
2.1 Definition und Zusammensetzung von Feinstaub
2.2 Emissionen von Feinstaub
2.3 Auswirkungen von Feinstaub auf den Menschen

3. Gesetzliche Grundlagen und die damit verbundenen Anforderungen
3.1 Entwicklung in der Gesetzgebung
3.2 Grenzwerte für Feinstaub
3.3 Messung von Feinstaub
3.4 Luftreinhaltepläne und Aktionspläne

4. Feinstaubbelastung in Nordrhein-Westfalen und dem Ruhrgebiet
4.1 Historische Entwicklung der Feinstaubbelastung
4.2 Aktuelle Situation der Feinstaubbelastung

5. Umweltzone Ruhrgebiet
5.1 Entwicklung hin zur Umweltzone Ruhrgebiet
5.2 Grundlagen für die Errichtung der Umweltzone Ruhrgebiet
5.3 Ziele und Maßnahmen der Umweltzone Ruhrgebiet
5.4 Ausnahmegenehmigungen in der Umweltzone Ruhrgebiet
5.5 Bewertung der Maßnahmen der Umweltzone Ruhrgebiet
5.6 Weiterführende Maßnahmen zur Reduktion der Feinstaubbelastung

6. Fazit

Literaturverzeichnis

1. Einleitung

Die Thematik Feinstaub war im Jahr 2005 eines der größten Umweltthemen und ging deutschlandweit durch die Medien. Grund dafür waren neu festgesetzte Grenzwerte für diesen Luftschadstoff, die ab diesem Zeitpunkt eingehalten werden mussten (Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, im Folgenden kurz: LUA NRW 2006, S. 1).

In der vorliegenden Arbeit soll die Entwicklung skizziert werden, die durch die Festlegung der Grenzwerte für Feinstaub in Gang gebracht wurde. Ein besonderes Interesse besteht dabei an den gesundheitlichen Auswirkungen, die Feinstaub auf den Menschen haben kann und verbunden damit an der Frage, wie sich die Belastungssituation durch Feinstaub aktuell darstellt. Ausgehend von der Analyse der Belastungssituation wird als Untersuchungsschwerpunkt der Arbeit auf die Umweltzone Ruhrgebiet als Maßnahme zur Reduktion der Feinstaubbelastung eingegangen. Hierbei steht die Frage im Fokus, welche Maßnahmen bisher ergriffen wurden und ob diese ausreichend sind, um die Bevölkerung vor den Gefahren durch Feinstaub zu schützen. Da es sich bei der Umweltzone Ruhrgebiet primär um eine verkehrsbezogene Maßnahme handelt, wird der Schwerpunkt der Arbeit auf verkehrlichen Eingriffen liegen.

Im 2. Kapitel werden durch die Definition von Feinstaub, der Beschreibung seiner Emissionsquellen sowie seinen gesundheitlichen Auswirkungen, die Grundlagen für die Beschäftigung mit der Thematik gelegt. Im 3.Kapitel werden die gesetzlichen Grundlagen und ihre Auswirkungen für das Thema Feinstaub beschrieben. Darauf folgt im 4.Kapitel die Analyse der historischen und aktuellen Entwicklung der Feinstaubbelastung in Nordrhein-Westfalen und dem Ruhrgebiet. Den Abschluss bildet das 5. Kapitel, in dem die Umweltzone Ruhrgebiet dargestellt und eine Beurteilung der durch die Umweltzone eingeleiteten Maßnahmen vorgenommen wird.

2. Feinstaub

Im vorliegenden Kapitel sollen die Grundlagen für die Beschäftigung mit dem Thema Feinstaub gelegt werden. Hierfür wird zu Beginn eine Definition von Feinstaub gegeben und seine Zusammensetzung erläutert. Anschließend wird die Einordnung von Feinstaub in verschiedene Kategorien dargestellt. Danach werden die unterschiedlichen Arten von Emissionen sowie die verschiedenen Emissionsquellen von Feinstaub näher beleuchtet. Den Abschluss des Kapitels bilden die Auswirkungen von Feinstaub auf die menschliche Gesundheit.

2.1 Definition und Zusammensetzung von Feinstaub

Für eine genauere Betrachtung von Feinstaub müssen zuerst die grundlegenden Eigenschaften von Staub erläutert werden. Bei Staub handelt es sich um ein Gemisch aus festen oder flüssigen Partikeln, wobei diese sich hinsichtlich verschiedener Faktoren wie z.B. Größe, Form, chemischer Zusammensetzung oder physikalischen Eigenschaften unterscheiden können (Nicklaß 2010, S. 6). Zu den festen, unbelebten Partikeln werden Rußpartikel aus Abgasen sowie schmermetallhaltige Partikel aus der Industrie gezählt. Weiterhin tragen biogene Partikel wie Sporen oder Pollen zu diesem Gemisch bei. Wasserpartikel bilden den flüssigen Anteil im Staubgemisch. Ein Gemisch aus Partikeln entsteht durch die Kondensation verdampfter Substanzen oder durch die mechanische Zerkleinerung von Materialien an der Oberfläche (Wichmann; Heinrich; Peters 2001, S. 5). Die beschriebenen Partikel aus festen und flüssigen Komponenten bilden zusammen mit Gasen aus der Atmosphäre ein Gemisch, das auch als Aerosol bezeichnet wird (Wichmann; Heinrich; Peters 2002, S. 4).

Die Kategorisierung der Staubpartikel wird nach ihrem aerodynamischen Durchmesser vorgenommen. Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 35 µm werden als Schwebstaub bzw. Total Suspended Particles (TSP) bezeichnet (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen, im Folgenden kurz: LANUV NRW 2010, S.2). Die Bezeichnung als Schwebstaub erfolgt vor dem Hintergrund, dass diese Partikel aus aerodynamischen Gründen länger in der Luft verbleiben können, ohne auf den Boden abzusinken (Zell 2011, S. 4). Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von weniger als 10 µm werden als Feinstaub oder PM10 bezeichnet. PM steht hierbei für Particulate Matter und geht auf eine Definition der Weltgesundheitsorganisation zurück (World Health Organization, im Folgenden kurz: WHO 2006, S. 217 ff). Feinstaub oder PM10 wird wiederum abermals unterteilt in feine Partikel kleiner als 2,5 µm (PM2,5) und ultrafeine Partikel, welche kleiner als 0,1 µm (PM0,1) sind (LANUV NRW 2010 S. 2). Die Kategorisierung von Feinstaub nach dem aerodynamischen Durchmesser der Partikel erfolgt vor allem auf Basis seiner gesundheitlichen Auswirkungen sowie der Absorption durch den Menschen, auf die in Kapitel 2.3 näher eingegangen wird.

2.2 Emissionen von Feinstaub

Da die Begriffe Emission und auch Immission im Fortgang der Arbeit häufiger verwendet werden, wird nachfolgend eine kurze Definition dieser Begrifflichkeiten gegeben. Emission meint die Abgabe von zur Luftverunreinigung beitragenden Stoffen aus einer Quelle in die Umwelt. Immission hingegen bezeichnet die Einwirkung der Emissionen auf die Umwelt und damit auch auf den Menschen (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, im Folgenden kurz: BMU o.J.).

In diesem Kapitel soll der Frage nachgegangen werden, welche Arten von Feinstaubemissionen auftauchen und aus welchen Quellen diese stammen. Grundlegend werden Emissionen von Feinstaub in primäre und sekundäre Emissionen unterteilt. Primäre Emissionen werden als Partikel direkt in die Atmosphäre emittiert, während sekundäre Partikel in der Atmosphäre aus gasförmigen Vorläufersubstanzen gebildet werden (Urban 2010, S. 6). Die zweite wichtige Unterscheidung von Feinstaubemissionen erfolgt zwischen natürlichen und anthropogenen Quellen (Krzizek 2009, S. 14 f). Natürliche bzw. biologische Quellen von Feinstaub sind beispielsweise Seesalz, Bodenstaub sowie die natürliche Biomasseverbrennung. Den Hauptanteil der Emissionen, insbesondere in urbanen Gebieten, machen hingegen anthropogene Quellen aus (Krzizek 2009, S. 15). Bei den anthropogenen Quellen stellen industrielle Emissionen sowie Emissionen durch den Straßenverkehr den Hauptanteil dar. Weitere Emissionsquellen wie z.B. Kleinfeueranlagen machen hingegen nur einen geringen Anteil an der Gesamtbelastung aus. Emissionsbelastungen durch industrielle Anlagen, insbesondere durch Produktionsprozesse in der verarbeitenden Industrie, sind, im Vergleich zu Belastungsschwerpunkten durch den Verkehr, in den letzten Jahrzenten stärker zurückgegangen (Hartmann; Geiger 2006, S. 74).

Da die Belastungen durch industrielle Emittenten stärker zurückgegangen sind, wird der Fokus der Analyse im Folgenden auf der Emission von Feinstaub durch den Straßenverkehr liegen. Der Verkehr trägt in Nordrhein-Westfalen 20-40% zur PM10 Belastung bei, wobei im Ruhrgebiet von einer Belastung am oberen Ende der Skala ausgegangen werden kann (LANUV NRW 2010, S. 3). Der Verkehr trägt dabei einmal direkt, durch die Emission von Abgasen, sowie indirekt durch den Abrieb von Bremsen und Reifen zur Belastung bei. Während die indirekten Emissionen primär durch die Fahrleistung bestimmt werden, hängen die direkten von der technischen Ausstattung der Fahrzeuge und den erreichten Abgasgrenzwerten ab (Umweltbundesamt, im Folgenden kurz: UBA 2007, S. 115). Die durch Abgase verursachten Feinstaubemissionen stammen zu einem Großteil von Dieselfahrzeugen, da diese deutlich mehr Partikel emittieren als Fahrzeuge mit Ottomotor. Die Größe der Emissionen liegt überwiegend bei unter 1 µm und ist daher den Kategorien PM10 und PM2,5 zuzurechnen (UBA 2007, S. 115 f).

2.3 Auswirkungen von Feinstaub auf den Menschen

Die gesundheitlichen Auswirkungen von Feinstaub auf den Menschen spielen eine zentrale Rolle bei der Einschätzung seiner Gefährlichkeit sowie bei der Frage nach der Notwendigkeit, präventive Maßnahmen zu ergreifen. Nach Angaben der WHO hat es in den vergangenen Jahren eine Vielzahl von epidemiologischen Studien gegeben, die sich mit den Auswirkungen von Feinstaub beschäftigt haben. Durch diese Studien hat sich der Verdacht der Gesundheitsschädlichkeit von Feinstaub erhärtet (WHO 2006, S. 247 ff). Um die Wirkungsweise von Feinstaub auf den Menschen besser zu verstehen, wird im Folgenden eine Grafik eingefügt, welche diesen Prozess illustriert.

Abb. 1 Menschlicher Atemtrakt und Abscheidungsgrößen von Feinstaubpartikeln

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Urban, 2010, S. 8

Die Auswirkungen von Feinstaubpartikeln auf den Menschen hängen maßgeblich von ihrer Größe ab. Die Grafik zeigt, wie tief Feinstaubpartikel in Abhängigkeit ihrer Größe in den menschlichen Atemtrakt eindringen. Je kleiner die Partikel sind, desto tiefer dringen sie in die Lunge ein. Dort können sie, im Vergleich zu größeren Partikeln, länger wirken und sind für den Organismus schwerer ausscheidbar (Urban 2010, S. 8 f). Nach Studienergebnissen tragen daher besonders ultrafeine Partikel (PM‘ 0,1) zu negativen Gesundheitseffekten bei (Urban 2010, S. 9).

Bei den Auswirkungen wurden sowohl Kurzzeit- als auch Langzeiteffekte auf den Menschen nachgewiesen. Als Kurzzeiteffekt wurden negative Auswirkungen auf die Lungenfunktion und die Atmungswege nachgewiesen. Diese Effekte treten insbesondere bei Risikogruppen auf (Ministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz des Landes Brandenburg, im Folgenden kurz: MUGV Brandenburg 2010, S. 2 f). Bei den Langzeiteffekten von Feinstaubexposition zeigt sich eine erhöhte Mortalität und eine Zunahme von Todesfällen auf Grund von Herzkreislaufs- und Atemwegeerkrankungen (Wichmann; Heinrich; Peters 2002, S. 76). Zu den Langzeiteffekten durch Feinstaub ist die Feinstaubkohortenstudie NRW erschienen. Diese erscheint besonders relevant, da die vorliegende Studie speziell auf die Situation in Nordrhein-Westfalen eingeht. In der Studie wird der bereits vorher genannte Effekt der steigenden Mortalität bestätigt. Eine Steigerung der Mortalität konnte zusätzlich mit sinkendem Abstand zwischen Wohnort und vielbefahrenen Straßen nachgewiesen werden (LANUV NRW 2012 a, S. 57). Weiterhin zeigt sich in der Studie ein Zusammenhang zwischen der Belastung durch verkehrsabhängige Schadstoffe und der Sterblichkeit an Herzkreislauf-, Atemwegs- und Lungenerkrankungen (LANUV NRW 2012 a, S. 57 f).

3. Gesetzliche Grundlagen und die damit verbundenen Anforderungen

In diesem Kapitel werden die gesetzlichen Grundlagen sowie ihre Anforderungen und Auswirkungen beschrieben, die sie für das Thema der Arbeit mit sich bringen. Zu Beginn wird die Entwicklung der zum Thema Feinstaub relevanten Gesetzgebung skizziert. Anschließend werden ,ausgehend von der Gesetzgebung, die aktuell gültigen Grenzwerte sowie die Messverfahren beschrieben, mit denen die Einhaltung der Grenzwerte überprüft wird. Den Abschluss des Kapitels bilden die Luftreinhalte- und Aktionspläne, durch die Maßnahmen zur Reduktion der Feinstaubbelastung festgelegt werden.

3.1 Entwicklung in der Gesetzgebung

In diesem Kapitel soll ein grober Überblick über die Entwicklung der für das Thema Feinstaub relevanten Gesetzgebung gegeben werden.

Grundlage der aktuell gültigen Gesetzgebung ist das europäische Umweltrecht. Die Basis der europäischen Gesetzgebung bildet die Luftqualitätsrahmenrichtlinie der EU von 1996 (1996/62/EG), deren Hauptziel der Schutz der menschlichen Gesundheit vor Luftschadstoffen darstellt (Malchin 2009, S. 28). Mit dieser Richtlinie wurde die Basis für die Messung und Beurteilung der Luftqualität geschaffen. In der 1999 erschienen Tochterrichtlinie (1999/30/EG) wurden dann erstmals konkrete Grenzwerte für den Luftschadstoff Feinstaub festgeschrieben. Weiterhin wurden mit dieser Richtlinie die einheitliche Beurteilung der Luftqualität und die Informationspflicht gegenüber der Öffentlichkeit vorangetrieben (Malchin 2009, S. 29). Die aktuellen Grenzwerte für Feinstaub werden auf Basis einer Richtlinie von 2008 (2008/50/EG) durch die EU festgelegt (Malchin 2009, S. 35).

Die Umsetzung der EU-Grenzwerte in deutsches Recht ist durch die 22. Bundes-Immissionsschutzverordnung (22.BlmSchV) erfolgt (LANUV NRW 2010, S. 19). In dieser Verordnung werden allerdings noch keine Maßnahmen zur Einhaltung der Grenzwerte vorgeschrieben. Um die Durchsetzung der Grenzwerte in Deutschland sicherzustellen, wurden Maßnahmen zur Reduzierung der Feinstaubbelastung durch eine Änderung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BlmSchG) festgelegt (Diederichsen 2005, S. 9 ff). Auf weiterführende Auswirkungen und Anforderungen der dargestellten Gesetzgebung wird an entsprechender Stelle im weiteren Verlauf der Arbeit eingegangen.

3.2 Grenzwerte für Feinstaub

Wie im vorherigen Kapitel dargestellt, wurden durch die EU Grenzwerte für Feinstaub erlassen. Diese Grenzwerte stellen eine wichtige Orientierung für die gesetzlichen Maßnahmen zur Reduktion von Feinstaub dar. Die von der EU festgelegten Grenzwerte für Feinstaub basieren auf epidemiologischen Studien zu den gesundheitlichen Auswirkungen von Feinstaub auf den Menschen (LANUV NRW 2010, S. 19). Die aktuell gültigen Grenzwerte werden in nachfolgender Grafik dargestellt und anschließend erläutert.

Abb.2 Grenzwerte und Zielwerte für Partikel und NO2 nach Richtlinie 2008/50/EG

Quelle: LANUV NRW 2010, S. 19

In der vorliegenden Grafik werden die Grenzwerte für PM10, PM2,5 und NO2 dargestellt, wobei die Werte für NO2 für diese Arbeit keine Relevanz haben. Die Grafik zeigt, dass für PM10 seit 2005 ein Jahresmittelwert von 40 µg/m³ eingehalten werden muss. Für die Tagesmittelkonzentration von PM10 ist ein Wert von 50 µg/m³ vorgeschrieben, der an maximal 35 Tagen im Jahr überschritten werden darf. Diese Grenzwerte wurden bereits durch die Richtlinie von 1999 festgesetzt und durch die Richtlinie von 2008 fortgeschrieben (LANUV NRW 2010, S. 9). Für die PM10 Grenzwerte war eine Fristverlängerung unter Nachweis nachteiliger, standortspezifischer Bedingungen bis zum Juni 2011 möglich (Malchin 2009, S. 43). An Messstationen in Gebieten mit bestätigter Fristverlängerung durften die Grenzwerte für PM10 im Jahresmittelwert zusätzlich um 8 µg/m³, im Tagesmittelwert sogar um zusätzliche 25 µg/m³ überschritten werden (UBA 2010).

Eine Neuerung in der Entwicklung der Grenzwerte für Feinstaub besteht darin, dass ebenfalls Grenzwerte für die Belastung durch die kleineren PM2,5 Partikel festgeschrieben wurden. Hierbei wurde ein Zielwert von 25 µg/m³ für PM2,5 festgelegt, der ab 2015 zu einem verbindlichen Grenzwert wird (Malchin 2009, S. 41). Dieser Grenzwert wird ab 2020 unter Vorbehalt durch einen strengeren Wert von 20 µg/m³ ersetzt. Für die Tagesmittelkonzentration von PM2,5 wurden bisher keine Grenzwerte festgesetzt. Die Festlegung von Grenzwerten für die kleineren PM2,5 Partikel erfolgte, wie bereits in Kapitel 2.3 beschrieben, vor dem Hintergrund, dass kleine Partikel als besonders gesundheitsgefährlich angesehen werden (Malchin 2009, S. 41 f). Für ultrafeine Partikel (PM 0,1) existieren bisher in der Gesetzgebung keine Grenzwerte. Aus der EU-Richtlinie ergeben sich für PM10 und Pm2,5 obere und untere Belastungsschwellen. Bei Überschreitung der oberen Belastungsschwellen wird eine Kombination aus Messungen und Modellrechnungen zur Einschätzung der Belastungssituation vorgeschrieben, bei Unterschreitung der unteren Belastungsschwelle müssen lediglich Modellrechnungen und Schätzungen vorgenommen werden (Malchin 2009, S. 42 f).

3.3 Messung von Feinstaub

Nachdem die aktuell gültigen Grenzwerte erläutert wurden, ergibt sich nun die Frage, wie die Belastung durch Feinstaub gemessen werden kann. Wie im vorherigen Kapitel erläutert, ist die Messung der Werte gesetzlich vorgeschrieben und bildet die Basis für die Frage, ob weitergehende Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung ergriffen werden müssen. Im Folgenden werden die Situation und die Messverfahren in Nordrhein-Westfalen, als Untersuchungsschwerpunkt dieser Arbeit, beschrieben.

[...]

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Details

Titel
Feinstaubbelastung in Nordrhein-Westfalen. Umweltzone Ruhrgebiet
Hochschule
Technische Universität Dortmund  (Wirtschafts- und Sozialgeographie)
Note
1,3
Autor
Jahr
2013
Seiten
41
Katalognummer
V306161
ISBN (eBook)
9783668045125
ISBN (Buch)
9783668045132
Dateigröße
1267 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
feinstaubbelastung, nordrhein-westfalen, umweltzone, ruhrgebiet
Arbeit zitieren
Stephan Meiß (Autor:in), 2013, Feinstaubbelastung in Nordrhein-Westfalen. Umweltzone Ruhrgebiet, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/306161

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